诺贝尔奖并没有天文学奖这一项，但是有一批天文学家获得了诺贝尔物理学奖。其实，人们也许不十分了解，一些非天文研究领域的诺贝尔奖得主，对天文学研究也做出了突出的贡献。为此，本刊记者专门采访了中国科学院院士欧阳自远先生，请他介绍了几位非天文专业诺贝尔奖得主对天文学的贡献。氢同位素——氘元素之父
美国科学家哈罗德·克莱顿·尤里是宇宙化学的第一人，他因为发现了氢的同位素——氘，在1934年荣获诺贝尔化学奖。
1931年，物理学家伯奇和天体物理学家门泽尔首先提出了“氢除含有原子量大约为1的一些原子外，还含有原子量大约为2的一些原子，后者所占比例约为1/4500”的假说。当时在美国哥伦比亚大学工作的尤里对这一假说非常感兴趣。1931年年底，尤里教授等人把4升液态氢蒸发到只有几立方毫米，在进行光谱分析后发现一些新谱线的位置正好与预期的原子质量为2的氢谱线一致，从而发现了重氢。尤里称它为deuterium，在希腊语中是“第二”的意思，中文译名为“氘”。欧阳院士认为：“氘的发现是科学界一件很了不起的事。现在最常见的是氧化氘（D2O，又名重水），它的主要特性与普通水（H2O）大不相同。后来重水成为制造原子弹所需的重要材料之一。”
尤里还是宇宙化学、天体化学的创立者。他在1952年发表了宇宙元素丰度数据，发展了元素起源和宇宙学理论。尤里还研究了恒星、太阳系、行星的化学组成和起源。他还认为地球的原始大气应当和现在的木星大气相似，主要由甲烷、氨和氢组成。在太阳系形成初期，处于金牛T型变星阶段的太阳，驱散了地球的原始大气。现代地球的大气层是次生大气层，来源于地球内部的排气过程，以及经过漫长的与地球水体和生物界的协调演化过程，将火山大气层二氧化碳大气层逐步变成了现今的氮氧大气层。“我们现在对于地球、木星、太阳等化学成份的了解，都是从尤里的模型发展而来的。他研究了各种类型的陨石按什么样的比例、怎样构成了地球、火星等行星，而对陨石的研究就可以给出相关证据。”欧阳院士介绍道，“在陨石研究方面，尤里对陨石进行了分类，还提出了太阳系的行星是由各个行星胎吸积各种类型的星子（相当于各种类型的陨石）形成的理论，并认为在别的行星上也可能产生生命。”
尤里在研究生命起源方面也颇有建树。1953年，尤里和学生米勒（Stanley L.Miller）共同设计了一套仪器，模拟原始地球大气的成份和条件，在甲烷、氨、氢和水蒸气混合物中，连续进行了一星期的火花放电后，形成了十多种氨基酸。这说明原始大气有产生蛋白质的可能，为研究生命起源问题开辟了重要途径。他还参与了“海盗”号火星着陆器探测计划。第二次世界大战期间，尤里还参加了美国政府研制原子弹的“曼哈顿计划”。他利用掌握的同位素化学方面丰富的知识，对于第一颗原子弹的诞生发挥了很大作用。
宇宙成因核素的开拓者
威拉得·法兰克·利比是美国物理学家，一生致力于放射性碳定年技术与方法的发展，为考古事件的精确定年开创了新途径，干1960年获得诺贝尔化学奖。
欧阳院士告诉我们：“宇宙线作用于大气中的14N，能生成放射性的14C（半衰期为5730年），14C属于宇宙成因核素的一种。大气二氧化碳中的碳元素含有三种同位素，即12C、12c和14C，三种同位素的丰度比较稳定。三种同位素都以二氧化碳的形式参与生物界生命过程。在漫长的历史时期中，生物体内12C、13C和14C含量的比例是稳定的。一旦生命过程结束，就不再有碳的交换，那么生命体中14C含量会因衰变而随时间减少。因此，通过稳定的12C和放射性的14C相对含量的测定，可以准确算出某一样品终止碳交换至今的时间。这种方法可以帮助考古学家确定考古事件的年代，帮助地质学家确定地层中冰川的年代历史、古火山喷发的期次、古海洋平面以及沉积物的沉积速度，还可以帮助地理学家研究古代气候的变化等等。”
欧阳院士曾把这种方法用在马王堆女尸的年代鉴定上。他们选取了女尸的棺木和堆放在棺木周围的木炭样品，精确测定了女尸的年代。但欧阳院士也指出，14C测年法最长只能测定两、三万年的时间。时间更久远的样品，可以用其它的同位素测年法。陨石的年龄有46亿年，就是用别的同位素测定的，如铀铅法、铷锶法、铼一锇法和铅一铅法等。
宇宙线与行星、月球、小行星和陨石物质相互作用，能产生字宙成因核素，如26Al、53Mn、60Co等，测定宇宙成因核素可以获得行星和月面撞击坑的形成年龄、行星与月球表土暴露在行星际空间的年龄、小行星相互碰撞破碎的年龄、小行星碎块在行星际空间运行的年龄、火星与月岩被溅射出母体的年龄、陨石降落至地球后的保存年龄等。宇宙成因核素的研究与测定技术已成为宇宙年代学的重要组成部分，为行星、月球与小行星表层的暴露历史，小天体撞击行星与卫星以及相互撞击的历史，以及陨石与小天体在行星际空间的运行历史提供了精确的时标。揭开小天体撞击地球诱发恐龙灭绝之谜
欧阳院士还介绍道，另外一位对天文学有所贡献的是西班牙裔美国粒子物理学家刘易斯·沃特-阿尔瓦雷茨（Luis Walter Alvarez）。他因发展了气泡技术和发现了许多共振态而荣获1968年诺贝尔物理学奖。但他的影响更为广泛的工作是提出小行星撞击地球，诱发地球气候环境灾变，导致6500万年前以恐龙为代表的70%的物种灭绝的假说。阿尔瓦雷茨的文章发表在1980年的《科学》杂志上，并由此逐步建立了小行星撞击地球诱发地球气候环境灾变和生物物种大灭绝的学说。
1980年，阿尔瓦雷茨与其子沃尔特·阿尔瓦雷茨（Walter Alvarez，地质学家）等人研究欧洲地层时发现，在全球的白垩纪与第三纪交界的界线层中的锇、铱、铂、钌、铑、钯等铂族元素的丰度高于地壳平均含量的三、四倍，这一界线层的年龄刚好是6500万年，正值恐龙灭绝事件（6500万年以前）之时。陨石和小行星上的铂族元素含量比地壳的平均值高出1个～2个数量级。小天体撞击地球后，它们的全部物质和撞击挖掘出的撞击坑内的物质完全混合，大大稀释了铂族元素的丰度，但仍然比地壳的平均值高3倍～4倍。撞击产生的浓密尘埃和大火灰烬，弥漫在地球的大气层中，并缓慢沉降到地球表面。 欧阳院士认为：“小天体在行星际间运行的速度是每秒45千米，地球公转的速度是每秒30千米。它们对撞的速度达到每秒75千米，而若小天体追上地球，每秒也至少有15千米的速度。这么高速的碰撞能产生多大的能量？根据物理学定律，算下来的结果十分惊人。假如有一个10千米大小的天体撞击地球，产生的能量就相当于地球上全部核武器共同爆炸能量的几千倍。小天体撞击地球时要先通过大气层，它压缩大气会产生很强的冲击波。这个高温高压的冲击波，就像氢弹爆炸一样，可以燃烧地球上所有的可燃物质，引起森林大火，甚至全球大火，而燃烧的灰烬我们都可以找到证据。”
“超高温超高压的强大冲击波撞击地球表面，能产生巨大的地震，并进一步产生全球规模的大海啸。而小天体撞击地面后，会形成直径200千米的巨大撞击坑，把撞击坑里所有的岩石、土壤全部粉碎、气化、融熔并向外溅射。大量粉尘弥漫在平流层，遮盖了90%的照射到地面的阳光，所以在地球表面看到的太阳是非常灰暗的。另外，由于缺少阳光，地球变得很寒冷，我们测到地球表面年平均温度下降了14度，这是典型核冬天的表现，那是一个寒冷、昏暗的地球。所有植物的光合作用都因此被抑制或停止，大批植物死亡，而以植物为食的动物，由于食物链中断也大批死亡，这就导致了地球生物物种的灭绝事件。”
欧阳院士告诉我们，“这个事件已经找到了证据，因为生物的尸体都埋藏在地层里。现在，撞击坑已找到了，大量证据表明小天体撞击在墨西哥北部的尤卡坦半岛，科学家们打了很多钻孔探测，确证是造成那次事件的元凶。携带了这些证据的尘埃，最后都要慢慢沉降下来。我们在西藏拉萨附近的岗巴地区找到了大量的证据，是在白垩纪与第三纪地层交界处、厚度约1厘米的界线层里。那时的西藏地区还没有喜马拉雅山和珠穆朗玛峰，而是属于海洋，直到70万年前才上升成为山脉。我们测量了拉萨附近界线层形成时的年平均温度，比正常时期要低14度。所以当时的地球是一个寒冷、黑暗的地球，全部证据都已找到了，而且全世界100多个地方都找到了相似的证据。我们地球上生物物种的演化是很艰难的，经过了多次的劫难。而恐龙灭绝这一次还算中等的，还有更严重的生物物种灭绝事件，有90%的物种从地球上被消灭了。”
“古生物学家总结的全部物种从产生以来一直到今天，物种的总数是在增长的，但是在增长的过程当中出现过很多次重大的灭绝事件。应该说，小天体撞击地球会带来巨大的气侯、环境灾变和生物灭绝事件。但是地球上的生命从来没有断绝过，像历史书一样，一页一页都很清楚。这点证明了生物的演化是极其顽强的，经过那么多的磨难，最后还是战胜了环境而生存下来，而且越来越多，每经过一次劫难又上升了一个新的台阶，等生态环境改变以后，新的物种大量出现，这些都有记录，都可以找到证据。”
欧阳自远院士的采访结束了。虽然只提到了三位诺奖得主，但在天文学的发展中，还有许许多多非天文专业的科学家们贡献了自己的毕生精力，他们的努力也一定会载人天文学发展的史册。
（责任编辑：孙媛媛）
